[发明专利]一种具有合金纤维结构支撑的高强度复合涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有合金纤维结构支撑的高强度复合涂层及其制备方法，属于材料表面涂层制备领域。所述复合涂层为多孔阳极氧化铝和熔覆金属复合涂层，合金粉末经激光束加热熔化流入氧化铝的多孔结构中并与其下方的金属基材冶金结合，形成一种合金纤维结构，具有类似于“钢筋混凝土结构”的功能，明显提升了复合涂层与基体的结合性能以及增强了复合涂层的硬度。所述方法包括，先将金属基体预处理；再将多孔阳极氧化铝通过粘结剂固定在基体上；将经真空球磨机研磨的合金粉末放于同步送粉装置中；经激光熔覆工艺制备得到复合涂层。该方法制备的复合涂层具有生产工艺简便、成本较低、表面硬度高、与基体结合强度高等优点。

技术领域

本发明属于材料表面涂层制备领域，具体涉及一种具有合金纤维结构支撑的高强度复合涂层及其制备方法。

背景技术

激光熔覆技术是一种通过在基体表面添加熔覆材料，利用高能密度激光束使之与基体表层一起融凝，从而形成具有特殊性能涂层的材料表面改性技术，可形成几微米至几毫米厚且较为均匀的强化涂层，针对性地提高材料表面性能。与常规热处理相比，激光熔覆能够进行局部处理，而且具有工件变形小、冷却速度快、合金元素消耗少、不需要淬火介质、工艺清洁无污染、易于实现自动化等优点，具有广阔的应用前景。

为提高某些精密仪器的表面性能，采用激光熔覆技术在基材表面涂覆一层超薄涂层，但采用现有技术得到的涂层与基体结合强度不高，易脱落，影响其使用寿命。采用热喷涂制的的涂层与基体结合强度不高，空隙较多，工艺成本高，较难控制，污染较为严重；

采用冷喷涂制备得到的涂层与基体的结合方式为机械结合，结合强度低；采用热化学反应法制备的涂层不够紧密，结合强度也较低。相比之下，采用激光熔覆技术制备涂层工艺简便、成本较低，环保无污染、涂层结合性能强，目前现有技术主要从改变熔覆参数、粉末配比等角度来提高结合性能，所得涂层与基体的结合性能仍不够理想。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有合金纤维结构支撑的高强度复合涂层，是通过在基材表面制备具有合金纤维结构支撑的高强度复合涂层，进而提升涂层与基体的结合性能并改善涂层的其它性能，延长其使用寿命。

本发明的另一个目的是提供上述具有合金纤维结构支撑的高强度复合涂层的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种具有合金纤维结构支撑的高强度复合涂层，其特征在于：在基材表面有复合涂层，该复合涂层的原材料由金属基体、多孔阳极氧化铝和合金粉末组成。

所述的复合涂层厚度为0.4-1mm。

上述具有合金纤维结构支撑的高强度复合涂层的制备方法，其步骤包括，

(1)将由多孔阳极氧化铝置于基材表面，使用粘结剂将多孔阳极氧化铝粘结在基材表面。

(2)使用大功率激光对粘结有多孔阳极氧化铝的基材部位进行预热。

(3)将合金粉末置于真空球磨机中充分研磨，再放入同步送粉装置中。

(4)采用激光熔覆技术，激光垂直于步骤(1)中所述的粘结有多孔阳极氧化铝的基材表面部位扫描并同步送入步骤(3)中研磨好的合金粉末，扫描过程中同时使用惰性气体作为保护气体。

优选的，该惰性气体为氩气

所述步骤(1)中多孔阳极氧化铝孔间距为400nm-600nm，孔径200nm-400nm，厚度为15um-25um，粘结剂优选有机粘结剂。

进一步优选的，步骤(1)中有机粘结剂为二丙酮醇，其在激光熔覆过程中燃烧、气化。

本发明的优点和积极效果是：